寻找精子：AI或将成为解决男性不孕不育的利器

·梗阻型无精症患者通常是输精管道阻塞，因此睾丸和附睾内还有一定量的精子。相比之下，非梗阻无精症更加严重，又称“先天无精症”，即便在组织样本中寻找精子都很困难。根据一篇加拿大泌尿科学会期刊上的文献，大约20%的不孕不育是无精症造成的。

作为应用最广泛的辅助生殖技术，体外人工授精（IVF，俗称“试管婴儿”）通过从不育不孕患者身上拣选健康的生殖细胞进行体外结合，再植入女性体内以达到受孕的目的。如今，人工智能（AI）的出现可能会使拣选生殖细胞的过程更加迅速准确。

近日，由来自悉尼科技大学（UTS）的生物医学工程师Vasilescu带领的团队所开发的健康精子识别系统正准备进入临床验证阶段。Vasilescu博士说，这个名为“寻找精子”（Search Sperm）人工智能系统能够在严重不孕不育患者的组织样本中找到健康的精子，并且比任何受过严格训练的医生都要快上1000倍。

“在一个医生还没有意识到他在看什么的时候，这个系统就能识别到一个潜在的可用精子。”在日前的一次由英国广播公司（BBC）组织的采访中，Vasilescu说道。

“寻找精子”是针对非梗阻无精症（non-obstructive azoospermia）的男性患者开发的。无精症患者的精液中没有精子，因此需要从组织样本中寻找。梗阻型无精症患者通常是输精管道阻塞，因此睾丸和附睾内还有一定量的精子。相比之下，非梗阻无精症更加严重，又称“先天无精症”，即便在组织样本中寻找精子都很困难。根据一篇加拿大泌尿科学会期刊上的文献，大约20%的不孕不育是无精症造成的。

通过让AI学习数以万计的复杂组织样本，“寻找精子”系统获得了快速识别精子的能力。“当胚胎学家通过显微镜观察这些样本时，他们看到的是一堆细胞组成的‘乱麻’，”Vasilescu说，“在这些血液和组织中，可能只有10个精子，但却有几百万个其它细胞。在这里面找精子就像在干草堆里找一根针一样难。”

过去，在这些组织样本中寻找精子需要好几个人员6、7个小时的时间，还有疲劳和不准确的风险。而“寻找精子”只需要几秒钟就能完成这项工作。

除了可能大大节省人力成本以及提高准确性之外，快速找到健康精子对于顺利完成人工体外受精来说也是十分关键的。“如果你已经提取到了需要受精的卵子，那么你只有一个很短的窗口期去完成人工授精。加速识别和提取精子的过程将会有巨大的优势。”Sarah Martins da Silva博士接受采访时说，她是苏格兰丹地大学的生殖医学临床教授。

国外生物医学领域已经陆续出现将通过人工智能来帮助诊断和治疗男性不孕不育的科研工作。除了“寻找精子”系统以外，还有例如英国伯明翰大学量化生物科学中心的Meurig Gallagher副教授。他开发了一个能够通过精子尾部运动轨迹来判断其健康程度的图像识别系统。“观察精子尾部能够帮助我们判断一个样本健康与否，”他说，“运动轨迹的时刻变化能够告诉我们精子是否处在环境压力之下、即将死去、或是对某些生物学变化作出反应。”

目前，这些工作都还处于研究阶段，距离大规模临床使用还有距离。“从概念验证到临床应用要大概2到5年的时间。”爱尔兰贝尔法斯特女王大学的生殖学教授Sheena Lewis对“寻找精子”系统评论道，“它还有很长的路要走。况且它的目标群体——非梗阻无精症患者——很小。它是可以做到一些很厉害的事，但并不会成为主流。”

参考文献：

【1】Jarvi, Keith. CUA Guideline: The workup of azoospermic males (PDF). Canadian Urological Association Journal. 2010-06-01, 4 (3). ISSN 1920-1214

【2】How AI may be a powerful tool in treating male infertility, https://www.bbc.com/news/business-66608073